Forschung

Forschungsschwerpunkte: Psychologie, Neurowissenschaften, Gehirnfunktionen, Visuelle Wahrnehmung, Neuronale Netzwerke, Deep Learning, Analyse-Software, Gehirn-Computer-Schnittstellen (BCI)

Rainer Goebel ist Psychologe und Neurowissenschaftler. Er untersucht die Beziehung zwischen visueller Wahrnehmung und Gehirn. Dafür entwickelt er neuronale Netzwerkmodelle und Software für die Analyse und Visualisierung von Gehirnaufnahmen. Er erfand den Modellierungsansatz „Common Brain Space“ (CBS), der erstmals die Simulation und Vorhersage einzelner topografischer Neuroimaging-Daten auf verschiedenen Organisationsebenen des Gehirns ermöglicht.

Rainer Goebel entschlüsselt neuronale Codes in kortikalen Strukturen (Großhirnrinde). Er möchte Gehirnfunktionen besser verstehen und herausfinden, wie das Gehirn seine Leistung vollbringt. Dafür untersucht er die anatomischen Verbindungsmuster und entwickelt Modellvorstellungen für die Interaktion zwischen vernetzten Zellverbänden. Er setzt hochauflösende funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) ein um vor allem die Grundlagen visueller Wahrnehmung und Kognition besser zu verstehen. Die bildgebenden Daten werden mit neuronalen Netzwerken modelliert, die Ergebnisse aus vielen verschiedenen Experimenten integriert.

Mit funktioneller Bildgebung des Gehirns können spezielle Gehirnbereiche für visuelle Bewegung, Sprache, Planung, Gedächtnis und Emotionen dargestellt werden. Die Wissenschaftler wissen jedoch immer noch wenig darüber, wie spezialisierte Gehirnbereiche Information kodieren und wie komplexe Merkmale aus Kombinationen einfacherer Merkmale entstehen. Rainer Goebel möchte den Funktionscode auf der Ebene kortikaler Kolumnen des Gehirns knacken. Er möchte herausfinden, wie aus der Interaktion einfacherer Einheiten im Gehirn Geist hervorgeht.

Mit seinem Team entwickelt Rainer Goebel neuartige Gehirn-Computer-Schnittstellen (BCI) für Patienten mit schweren motorischen Beeinträchtigungen. Er hat Software für die Visualisierung von Gehirnaufnahmen entwickelt und stellte das erste interaktive fMRI-Hyper-Scan-Experiment vor, bei dem die gemessene Gehirnaktivität online genutzt wurde, um „Brain Pong“ zu spielen. Die gewonnenen Erkenntnisse führten zu Neurofeedback-Studien, die Patienten mit Depression, Parkinson und Phobien helfen. Für seine Forschung setzt er Hochfeld-MRT-Scanner ein, die eine Funktionsauflösung von 500 bis 1000 Mikrometer erreichen. Außerdem kombiniert er experimentelle Designs (Psychologie), Submillimeter-fMRI (Neuroimaging), ausgefeilte Datenanalysewerkzeuge (Signalanalyse) und neuronale Netzwerkmodellierung (Computational Neuroscience).

Werdegang

• seit 2016 Leiter der Abteilung kognitive Neurowissenschaft, Fakultät für Psychologie und Neurowissenschaft an der Universität Maastricht, Niederlande
• 2008-2017 Forschungsgruppenleiter „Neuroimaging & Neuromodelling“ am Netherlands Institute for Neuroscience, Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences, Amsterdam, Niederlande
• seit 2005 Gründungs-Direktor des Maastricht Brain Imaging Center (M-BIC), Niederlande
• 2001-2008 Research Fellow und Mitglied im Board of Governors des F.C. Donders Centre for Cognitive Neuroimaging, Nijmegen, Niederlande
• seit 2000 Professor für kognitive Neurowissenschaften, Fakultät für Psychologie und Neurowissenschaft an der Universität Maastricht, Niederlande  
• 1995 Promotion in kognitiver Psychologie, Neurobiologie und Informatik an der Technischen Universität (TU) Braunschweig
• 1994-1999 Postdoktorand am Max-Planck-Institut (MPI) für Hirnforschung, Abteilung Neurophysiologie, Frankfurt/Main
• 1988 Diplom in Psychologie
• 1983-1988 Studium der Psychologie und Informatik an der Philipps-Universität Marburg/Lahn

Projekte

• 2017-2021 Dutch NWO (Technologie) grant NESTOR: “NEurona STimulation fOr Recovery of function”, Entwicklung einer kortikalen Sehprothese für Blinde
• 2017-2019 ERC Proof-of-Concept grant (Horizon 2020) MindsEyeBCI: “Reading the mind’s eye at 7 Tesla - A fMRI-based communication brain-computer interface for severely motorimpaired patients”
• 2014-2020 European Human Brain Project grants, ramp-up Phase, Hauptphase 1 (SGA1) und 2 (SGA2), Leiter des Co-Design Projekts “Visuell-Motorische Integration”
• 2013-2017 EU-FP7 Health Research and Innovation Collaborative Project „BRAINTRAIN: Taking imaging into the therapeutic domain: Self-regulation of brain systems for mental disorders (via Brain Innovation)“
• 2013-2017 EU-FP7 Health Research and Innovation Collaborative Project „IMAGEMEND: IMAging GEnetics for MENtal Disorders (via Brain Innovation)“
• 2012-2015 Dutch NWO grant for medium-size investment 2011/2012 „Advanced multi-channel RF-coils for sub-millimetre functional brain imaging on ultrahigh field magnetic resonance (MR) scanners”
• 2012-2015 European Union (EU) grant (7th Framework) „Adaptive Brain Computations (ABC), a Marie Curie Initial Training Networks (ITN), Industrial partner (Brain Innovation)“
• 2011-2016 ERC Advanced Investigators grant (European Union 7th Framework) „Cracking the columnar-level code in the visual hierarchy: Ultra high-field functional MRI, neuro-cognitive modelling and high-resolution brain-computer interfaces”
• 2010-2013 EU Grant „Deployment of Brain-Computer Interfaces for the Detection of Consciousness in Non-Responsive Patients” (DECODER), Teilprojekt “Exploring fNIRS“
• 2007-2013 Dutch Grant „SmartMix program” (mix of academic and industrial institutions) “BrainGain”, Teilprojekt “fMRI-based neurofeedback”

Auszeichnungen und Mitgliedschaften

• seit 2017 Mitglied der Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina  
• seit 2014 Mitglied der Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences
• 1997-1998 Fellow am Wissenschaftskolleg zu Berlin
• 1994 Heinz-Billing-Preis zur Förderung des wissenschaftlichen Rechnens
• 1993 Heinz Maier-Leibnitz-Förderpreis (Kognitionsforschung)